韩永寿：城市污水处理厂污泥处置的新方向——污泥热解

韩工：目前，中国城市污水处理厂的污泥处置现状40%以上弃置，30%填埋，10%左右的污泥是通过堆肥等技术处理后回用于返田，20%左右的污泥是脱水后给电厂带上补贴焚烧，因此，污泥的二次污染已经成为亟待解决的环境问题，污泥问题是目前困扰城市健康快速发展的一个严重而紧迫的问题。

韩工：污泥热分解，即“热解”是一种新兴的污泥热处置工艺。“热解”是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解，形成气体、液体和固体残留物的过程。

近年来污泥热解炭化得到了越来越多的关注，污泥热解炭化为城市污水污泥的减量化、无害化、稳定化和资源化提供了新的有效途径。

污泥的热解反应及燃烧反应原理是：

有机固体废物+热量——>可燃气+液态油+固体燃料+炉渣（条件：无O2或缺O2）

· 可燃气：主要包括 C1～5的烃类、氢和CO气体。

· 液态油：主要包括 C25的烃类、乙酸、丙酮、甲醇等液态燃料。

· 固体燃料：主要包括含纯碳和聚合高分子的含碳物。

韩工：我们都知道污泥含水率一般为80%，绝干料为20%，绝干料内除碳水化合物外就是灰分了，干馏热解只有碳水化合可以热解，所以说灰分越低的污泥越适合热解。当然，很多固体废物也适合热解工艺。

韩工：热解法和焚烧法是两个完全不同的过程。

a.焚烧的产物主要是二氧化碳和水；而热解的产物主要是可燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳；液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等；固态的主要是焦炭或碳黑。

b.焚烧是一个放热过程，焚烧是耗能，因为大部分焚烧时的污泥含水量还在40-50%，有机物的发热值远低于水分所耗的热量，所以焚烧企业只有掺和其它燃料一起焚烧，这也是污泥焚烧最大的阻力；而热解需要吸收大量热量，热解的产物是炭黑、燃料油及燃料气，而燃料油、燃料气直接转换成热能用于热解污泥的热源，这种工艺符合国产业政策。

c.焚烧产生的热能量大的可用于发电量小的只可供加热水或产生蒸汽，适于就近利用；热解的产物是炭黑、燃料油及燃料气，便于贮藏和远距离输送。

d.废物中的硫、重金属等有害成分大部分被玻璃化在炭黑中。热解虽不能去除重金属，但固体残留物在高温下被玻璃化，重金属固化在玻璃体中，可避免重金属二次污染的危害。

e.由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+；

f.NOx的产生量少。

韩工：从70年代开始，热解技术作为从城市垃圾和工业固体废物等可燃性固体废物回收能量的技术得到了广泛的开发。但是，对于具有负热值的污泥，该技术的应用不能以回收能量为主要目的，其重点主要放在解决焚烧存在的问题，即实现污泥的节能型低污染处理。

污泥热解炉型通常采用回转炉，为了提高热解炉的热效率，在能够控制的二次污染物质（Cr6+、NOx）产生的范围内，尽量采用较高的燃烧率（空气比0.6～0.8）。

此外，热解产生的可燃气体及NH3、HCN等有害气体组分必须经过二燃室以实现其无害化，通常情况下，HCN的热解温度在800～900℃，还应对二燃室排放的高温气体进行余热回收。

韩工：我们利用小型及实际生产用回转热解炉，针对不同市政污水处理厂的脱水活性污泥，进行不同温度情况下的热解实验，探寻：热解的最佳温度；热解能耗；实测可燃气体产量；碳化料产物得率；对产物进行理化指标测定及性能实验（重点关注了污水处理吸附性能）。分析热解过程、物料平衡及热量平衡。委托中国煤炭研究院北京分院进行了不同参数下的重复对比实验，并对原料及产物进行了工业分析及成分分析，污泥热解、活化制备成活性炭实验，在山东高密第二污水处理厂10万吨/日规模 PACT工艺在曝气池内每日投加4吨/天粉末活性炭，其剩余污泥中除生物污泥外还含有大量饱和粉末活性炭。对此种污泥进行了不同温度热解碳化及活化实验，并将产出的活性炭装小罐进行污水处理吸附实验。实验结果表明，制取的活性炭对污水COD的吸附去除有较好的效果。这项技术完全符合全面推广。

韩工：通过实验和分析知，本工艺直接把含水80%的污泥处理成本小于350元/吨.（不考虑生物炭销售），是各种污泥处置工艺中，性价比最好的。

韩工：2008年，国外首次建立了对世界上生物黑炭研究、生产、应用与推广的鼓励机制，专门设立了农业基金支持生物黑炭研究与示范；国外农业部正在组织一系列的生物黑炭研究、技术开发与推广和培训的合作项目，旨在全面推进生物黑炭这项绿色技术在农业和能源领域的应用。2011年9月在南京召开国际生物质黑炭与绿色农业专题研讨，呼吁在中国推行以生物黑炭技术改良土壤为核心的新土地革命，恢复健康绿色农业。国内外各种研究报告认为，土壤施用生物黑炭对于改良土壤，固化重金属，节能减排，减缓气候变化效益明显。
国家产业政策要求是：
a、减量化。污泥经热解处置后，污泥体积和重量减少90%以上，实现“减量化”。
b、无害化。高温热解有机物被分解碳化，细菌完全灭杀，实现了无机化和“无害化”。热解产生的有害气体（HCN、NH3、二噁英等）及焦油通常情况下的热解温度在800～900℃，它们进入二燃室的焚烧温度高达1500℃，不仅可得到充分分解，还能回收热能，不会造成二次污染。
c、资源化。热解产品可作为吸附剂或改良土壤的炭基肥或其它碳产物，实现“资源化”。热解虽不能去除污泥中的重金属，但固体残留物在高温下被玻璃化，重金属固化在玻璃体中，可避免重金属二次污染的危害。大量资料和实验证明，我国市政污水的污泥热解碳化料中绝大部分重金属含量可满足农用肥标准，唯Zn超标。
d、稳定化。通过技术处理后完全改变原有特性，实现了稳定化。
当前我国现有的污泥处置技术有的虽简单易行，但占地面积大，有严重二次污染；有的虽处置效果尚可，但必须采用高温、高压或微波等复杂手段才能实现。经综合比较，可看出污泥热解处置技术具有工艺及设备简单，制约因素少，投资及运行成本合理，符合我国污泥处置的四化原则，是标准的绿色环保工艺，是未来城市污水企业污泥处理的首选。
谈到瓶颈主要配套政策、各地区经济差异、行业技术不到位，需要大力宣传，及政策护持。